ТЕМА 1. ЭКОЛОГИЯ КАК ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ.

ТЕМА 1. ЭКОЛОГИЯ КАК ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ.

Экологический кризис и его основные черты.

Экологические законы Б. Коммонера.

Экология как наука. Предмет и задачи экологии. Уровни организации живых систем и разделы экологии их изучающие.

Методы экологических исследований.

Экологический кризис и его основные черты

Человеческая цивилизация, войдя в новое тысячелетие, оказалась в состоянии экологического кризиса. Технический прогресс, направленный на удовлетворение возрастающих потребностей человека, преобразил среду его обитания. Деятельность человека стала мощным геологическим фактором, изменяющим ландшафт, климат, круговороты веществ в природе, природные сообщества. Однако на смену энтузиазму по переделке природы приходит осознание последствий грубого и некомпетентного вмешательства человека в естественные процессы развития биосферы. Загрязнение окружающей среды промышленностью и сельским хозяйством приняло угрожающий характер. Экологические проблемы на современном этапе приобрели глобальный характер. Однако эти проблемы можно решить, если каждый человек будет экологически мыслить и действовать.

Экологический кризис – быстрые изменения в окружающей среде, ухудшающие условия жизни человека и всего живого на планете.

Черты экологического кризиса:

- истощение запасов природных ресурсов и как следствие энергетический кризис, поскольку невосполнимые источники энергии (нефть, газ, уголь) ограничены;

- загрязнение окружающей среды (озоновые дыры, кислотные осадки, парниковый эффект, повышение радиоактивного фона, стихийные бедствия);

- деградация и опустынивание земель и как следствие угроза продовольственной безопасности в особенности в развивающихся странах;

- сокращение генофонда планеты;

- демографический взрыв.

Экологическая ситуация может быть изменена только при грамотном природопользовании, основанном на понимании основных законов развития экосистем. Б. Коммонер сформулировал четыре закона экологии, которыми желательно руководствоваться человеку в его отношениях с природой.

Законы Б. Коммонера

1. Все связано со всем. Изменения одного из компонентов биосистемы неизбежно вызывает нарушение ее равновесия, изменяя другие компоненты. Пример – эвтрофирование водоемов.

2. Все должно куда-то деваться. В природе продукты жизнедеятельности одних организмов служат “сырьем” для других. При возрастании потребления природных ресурсов увеличиваются и отходы, загрязняющие окружающую среду. Абсолютно безотходное производство невозможно, как невозможен вечный двигатель, т.о. необходимо разрабатывать технологии по утилизации отходов.

3. Природа " знает" лучше. Любое некомпетентное вмешательство человека в природную систему может принести ей ущерб. Пример – для любой органической субстанции, вырабатываемой организмами, в природе есть фермент, который может ее разложить. Многие же синтезированные человеком вещества настолько отличаются от природных, что в естественных условиях они не разлагаются и накапливаются в природе.

4. Ничто не дается даром (за все надо платить). Все, что человек берет от природы, должно быть рано или поздно возмещено, т.к. глобальная экосистема является единым целым. Этот закон связан с законом развития природной системы за счет окружающей ее среды (любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды).

ТЕМА 2. АУТЭКОЛОГИЯ (ЭКОЛОГИЯ ОСОБИ)

Понятие о среде обитания, условиях существования и об экологическом факторе. Классификация экологических факторов.

2. Основные законы аутэкологии:

а) закон минимума Ю.Либиха;

б) закон толерантности В.Шелфорда;

в) законы оптимума и пессимума;

г) закон равнозначности экологических факторов;

д) правило Алёхина.

Экологическая пластичность организмов. Принципы Одума.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ АУТЭКОЛОГИИ

Действие экологических факторов на живые системы объясняется рядом законов и принципов.

Закон минимума Юстуса Либиха

Ю. Либих в 1840 году задолго до появления экологии сформулировал положение, которое вошло в агрохимическую науку, а позже стало всеобщим биологическим законом под названием " закон минимума ". Согласно ему, выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи экологических потребностей. Иначе говоря, жизненные возможности ограничивают (лимитируют) экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму минимуму. Выживание определяется тем, чего острее всего не хватает. Этот закон дает возможность из всей совокупности экологических факторов выбрать важнейший и предсказывать состояние организма, исходя из доступности " минимального" фактора.

При этом по закону минимума недостаток какого-либо одного вещества не компенсируется избытком всех остальных. Если в почве много азота, калия и др. питательных веществ, но не хватает фосфора (или наоборот), растения будут нормально развиваться только до тех пор, пока не усвоят весь фосфор.

Закон толерантности Шелфорда

Со временем оказалось, что лимитирующее действие может иметь не только недостаток фактора, как указывал Ю. Либих, но и его избыток. Диапазон между экологическим минимумом и максимумом называют " пределами толерантности" (пределом выносливости). Представление о лимитирующем влиянии максимума введено

В. Шелфордом в 1911году, сформулировавшем " закон толерантности". толерантность - способность организмов выносить отклонения значений факторов среды от оптимальных для них. Суть закона в том, что невозможность существования живой системы определяется теми факторами, значения которых приближаются к пределам толерантности.

Закон оптимума – доза или интенсивность экологического фактора благоприятна для жизни организма.

Закон пессимума – доза или интенсивность экологического фактора угнетает организм.

Закон можно проиллюстрировать рисунком, где наиболее благоприятная интенсивность экологического фактора характеризуется как оптимум фактора. Ему соответствуют наивысшие значения на шкале показателей выживания. За границами зоны нормальной жизнедеятельности располагаются две зоны пессимума, первая из которых связана с недостаточностью, а вторая – с переизбытком фактора. Кроме того, существует два значения фактора, которые приводят систему к гибели, а именно минимальная и максимальная летальные (смертельные) дозы воздействия.

Закон равнозначности экологических факторов

Жизненно необходимые экологические факторы действуют комплексно на организм и играют равнозначную роль в его жизни. При этом " вес" (коэффициент действия) конкретного фактора в совокупном влиянии различен. То есть в данный момент времени успех (выживание, размножение и т.д.) живой системы в большей степени зависит от наиболее " весомых" факторов.

Правило Алёхина

Недостаток экологического фактора частично заменяется увеличением дозы других факторов. Взаимозаменяемость возможна при небольшом отклонении от оптимального значения.

Принципы Одума

1) Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий в отношении другого.

2) Организмы с более широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко распространены.

3) Если условия по одному фактору не оптимальны для вида, то может сузиться диапазон толерантности к другим экологическим факторам.

4) Пределы толерантности особей в критические периоды (размножения) жизни организма сужаются по всем экологическим факторам.

ТЕМА 3. ЭКОЛОГИЯ ПОПУЛЯЦИЙ (ДЕМЭКОЛОГИЯ)

Понятие о популяции, ее функции и размеры.

Распределение особей в пространстве Принцип агрегации особей В.Олли.

Половой, генетический и возрастной состав популяции.

Принцип скопления (агрегации) особей был сформулирован в 1931 году В. Олли: степень агрегации (как и плотность), при которой наблюдается оптимальный рост и выживание популяции, варьирует в зависимости от вида и условий в которых обитает популяция.

Скорость роста

характеризует во сколько раз увеличивается число особей в популяции за единицу времени. Величина непостоянная. N/ t (отношение численности ко времени).

Выделяют два типа роста популяций:

Если популяция находится в оптимальных по экологическим факторам условиях, то N/ t = r*N,

где N/ t – скорость роста особей за час, день, месяц;

r – показатель максимальной рождаемости (биотический потенциал);

N – численность особей в популяции.

Эта скорость роста соответствует экспоненциальному росту популяции. В этом случае увеличение численности особей в популяции идет по J-образной кривой. Эта J-образная кривая показывает, что в ходе роста популяции ее численность увеличивается с возрастающей скоростью. Столь стремительный рост, конечно, не может продолжаться долго. Рано или поздно свободные ресурсы будут исчерпаны и рост популяции прекратится. Таким типом роста обладают популяции, у которых очень короткий цикл развития и простая возрастная структура. Популяции довольно чувствительны к изменениям внешних условий, однако они способны почти мгновенно реагировать на улучшение экологических условий и максимально использовать свободные ресурсы.

Например, если быстроразмножающиеся организмы (насекомые, микроорганизмы) осваивают какую-либо среду или субстрат, где нет конкурентов. Такие условия создаются, в частности, при освоении экскрементов крупных животных насекомыми, при размножении организмов в средах богатых питательными веществами, например, в загрязненных органическими и биогенными веществами водоемах и т.д.

Для большинства же популяций скорость роста характеризуется кривой, которая отражает высокую смертность молодых особей или их зачатков (яйца, икринки, споры, семена и т.п.). Кривая напоминает по форме латинскую букву S и носит название логистической. При логистическом росте скорость увеличения численности популяции некоторое время нарастает, но вскоре этот процесс начинает замедляться. В конце концов, рост численности практически прекращается.

Такой тип роста характерен для организмов, имеющих продолжительный цикл развития, популяции которых отличаются сложной возрастной структурой. Популяции такого типа более устойчивы к внешним воздействиям, но не имеют возможностей быстро реагировать на улучшение условий жизни.

Математически логистический рост популяции выражают следующим уравнением: N/ t = r*N ((K – N)/K),

Где К – емкость среды, т.е. то максимальное количество особей популяции, которое может “прокормить” среда. Характеризует пищевой ресурс в экосистеме для популяции. К – ограничивает рост популяции в экосистеме.

Межвидовые связи.

МЕЖВИДОВЫЕ СВЯЗИ

Особи разных видов существуют в природе не изолированно, обычно вступают между собой в разнообразные связи. Такие прямые и косвенные межвидовые отношения обычно подразделяются на четыре типа:

1. трофические;

2. топические;

3. форические;

4. фабрические.

Трофическая связь (пищевая) возникает тогда, когда один вид питается другим, либо их мертвыми остатками, либо продуктами их жизнедеятельности (корова ест траву на лугу, волк поедает зайца).

Топическая связь характеризует изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого (ель, затеняя почвы, вытесняет светолюбивые виды из-под своей кроны; мхи и лишайники располагаются на коре деревьев).

Форическая связь характеризует участие одного вида в распространении другого (животные, переносящие пыльцу, споры, семена растений).

Фабрическая связь – тип отношений, при которых особи одного вида используют для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки, либо даже живых особей другого вида (птицы строят гнёзда из сухих веточек, шерсти млекопитающих, травы).

ТИПЫ БИОТИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ

Типы биотических взаимоотношений между видами можно свести в следующую таблицу (табл. 2.), где знаки означают характер действия одного вида на другой: (+) – положительное; (0) – нейтральное; (-) – отрицательное действие.

Типы биотических отношений

Тип отношений	Вид

Нейтрализм
Конкуренция	―	―
Аменсализм		―
Хищничество	+	―
Паразитизм	+	―
Комменсализм	+
Протокооперация	+	+
Мутуализм	+	+

При нейтрализме популяции взаимодействующих видов не влияют одна на другую (заяц в лесу и дятел, дождевой червь и комар).

Конкуренция – тип биотических взаимоотношений, при которых популяции в борьбе за пищу, местообитание и другие, необходимые для жизни условия, воздействуют друг на друга отрицательно. Примерами могут служить конкуренция культурных растений и сорняков за свет, влагу и питательные вещества, животные сражаются за пищевые ресурсы и за убежища, за территорию.

Конкуренция подразделяется на внутривидовую и межвидовую. Внутривидовая конкуренция ― это борьба за одни и те же ресурсы, происходящая между особями одного и того же вида. Она свойственна многим птицам и животным (борьба за «свою» территорию (участок обитания) и защита ее от вторжения самцов того же вида). Встречается т.ж. и у растений при загущенном посеве они вытягиваются, что может привести к полеганию.

Межвидовая конкуренция – борьба между особями разных видов за одни и те же ресурсы, природное пространство чрезвычайно широко распространена в природе. Приведем несколько примеров конкуренции между экологически близкими видами.

В Европе в поселениях человека серая крыса совершенно вытеснила другой вид того же рода ― черную крысу, которая теперь живет в степных и пустынных районах. Серая крыса крупнее, агрессивнее, лучше плавает, поэтому сумела победить. В России сравнительно мелкий рыжий таракан-пруссак начисто вытеснил более крупного черного таракана только потому, что сумел лучше приспособиться к специфическим условиям человеческого жилища. Сорняки угнетают культурные растения в результате перехвата почвенной влаги и минеральных питательных веществ, а также в результате затенения и выделения токсических соединений.

Межвидовую конкуренцию можно продемонстрировать на простых лабораторных опытах. Так, в исследованиях русского ученого Г.Ф. Гаузе культуры двух видов инфузорий-туфелек со сходным характером питания помещали по отдельности и совместно в сосуды с сенным настоем. Каждый вид, помещенный отдельно, успешно размножался, достигая оптимальной численности. Однако при совместной жизни численность одного из видов постепенно уменьшалась, и его особи исчезали из настоя, в то время как инфузории второго вида сохранились. Был сделан вывод, что длительное совместное существование видов занимающих одну экологическую нишу (т.е. с близкими экологическими требованиями) невозможно, они вступают в конкурентную борьбу и в нише остается сильнейший. Этот вывод получил название ― закон конкурентного исключения Г.Ф.Гаузе.

Хищничество – такой тип взаимоотношения популяции, при котором представители одного вида поедают (уничтожают) представителей другого, то есть организмы одной популяции служат пищей для организмов другой. Между хищником и его жертвой, паразитом и его хозяином наблюдается тесное взаимодействие. Популяция одного прямо пропорционально другому.

Паразитизм – взаимоотношения, при которых один вид (паразит), поселяясь внутри или на поверхности тела другого вида (хозяина), долгое время питается за его счет, угнетая. В качестве хозяина обычно выступают растения или животные, в качестве паразита – вирусы, бактерии, грибы.

Аменсализм – форма биотического взаимодействия, при которой один вид выделяет в окружающую среду вещества подавляющие, отпугивающие или угнетающие другие виды. Примером может служить подавление елью травянистых растений под ее кронами. Как защитная реакция видов на своих раздражителей (врагов). Распространено среди насекомых, животных, растений (клоп-черепашка, малиновый слоник, зеленоглазка, бобр, скунс, хорек).

Способность растений, бактерий, грибов, лишайников и др. выделять в окружающую среду вещества, угнетающие или стимулирующие развитие других видов, называется аллелопатия. Примером могут служить растения, выделяющие фитонциды (хрен, чеснок и др.) и действующие на отдельные патогены. Каштан, орех, ель выделяет в окружающую среду колины, угнетающие другие виды; эфиромасличные (петрушка, пастернак, сельдерей) отпугивают капустную белянку и совку.

Комменсализм – биотических взаимоотношений на базе пищевых связей, при которых один из видов извлекает выгоду от объединения, а для другого связь безразлична. Такой тип взаимоотношений весьма распространен в животном мире (к примеру, песцы, доедающие остатки пищи белых медведей). Проявления комменсализма разнообразны, поэтому в нем выделяют ряд вариантов.

Нахлебничество ― потребление остатков пищи хозяина. Это, допустим, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной пищи, или акул с рыбами-прилипалами.

Сотрапезничество ― потребление разных веществ или частей одной и той же пищи. Пример ― взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли.

Квартирантство ― использование одними видами других (их тел, их жилищ) в качестве убежища или жилища. Такой тип взаимоотношений широко распространен у растений ― примером могут служить лианы и эпифиты (орхидеи, лишайники, мхи), поселяющиеся непосредственно на стволах и ветвях деревьев.

Прокооперация – тип биотических взаимоотношений между видами, при котором оба вида от объединения умеют выгоду, но такое объединение не обязательно для них. Пример: распространение семян растений животным, плицы на теле животного.

Мутуализм или симбиоз – обоюдовыгодное сожительство двух видов, причем оно для них является обязательным (один вид не живет без другого) – клубеньковые азотфиксирующие бактерии, симбиоз дерева и гриба, микориза – почвенные грибки на корнях растений, совместное проживание муравья и тли (230л сока выдаивает один муравейник).

ТЕМА 5.СИНЭКОЛОГИЯ (ЭКОЛОГИЯ СООБЩЕСТВ)

Классификация экосистем.

4. Пищевые цепи и уровни питания. Правило 10%.

Динамика экосистем.

БИОГЕОЦЕНОЗ (ЭКОСИСТЕМА). ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ БЛОКИ ЭКОСИСТЕМЫ.

Биоценозы функционируют в определенных условиях среды, совокупность которых называется биотопом. Биоценоз и биотоп образуют взаимосвязанное единство – биогеоценоз. Таким образом, биогеоценоз – природная система взаимосвязанных живых организмов и окружающей их абиотической среды.

Биогеоценоз – это система функционально связанных между собой популяций растений, животных, микроорганизмов и среды их обитания, характеризующаяся обменом веществ и круговоротом веществ, постоянным притоком солнечной энергии в границах сообщества.

Каждый биогеоценоз имеет следующие функциональные блоки:

· абиотическая среда – неживые компоненты природы, откуда биоценоз (живые организмы) берет все необходимое для жизни и куда выделяет продукты жизнедеятельности;

· блок продуцентов - автотрофные организмы, создающие с помощью фотосинтеза (растения, водоросли, некоторые бактерии) или хемосинтеза (ряд бактерий) органические вещества из неорганических. Основные продуценты в водных и наземных экосистемах – зеленые растения;

· консументы – гетеротрофные организмы, питающиеся органическим веществом, накопленным продуцентами (все животные, часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения). Различают консументы первого порядка (питающиеся растительной пищей), второго, третьего и т.д. порядков (питающиеся животной пищей);

· редуценты – гетеротрофные организмы, питающиеся мертвым органическим веществом растений и животных и подвергающие его минерализации и возвращают продукты распада в абиотическую среду, пригодные для использования продуцентами. К редуцентам относятся главным образом бактерии и грибы, а также некоторые животные (например, дождевые черви).

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОСИСТЕМ

В зависимости от происхождения и состава биогеоценозы делятся на:

· экосистемы суши (лесные, луговые, полевые и т.д.);

· экосистемы морские и океанические (морей, океанов, заливов и т.д.);

· пресноводные экосистемы (речные, озерные, болотные, экосистема искусственного водохранилища, пруда и т.д.).

По количеству затраченной энергии на существование биогеоценозы делятся на:

· естественные – существующие за счет энергии солнца (лесные, луговые, водные и т.д.);

· частично субсидированные энергией человека – поля, фермы, искусственные водоемы, сельские населенные пункты;

· искусственные экосистемы – существуют за счет больших энергетических вложений (защищенный грунт, комплексы животноводческие, города, линии искусственного разведения рыб).

4. ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ И УРОВНИ ПИТАНИЯ. ПРАВИЛО 10%.

Живые организмы в сообществе связаны между собой пищевыми связями.

Пищевая цепь - это перенос веществ и заключенной в них энергии от автотрофов к гетеротрофам, происходящий в результате поедания одними организмами других. Цепи могут иметь различную длину, но обычно содержат от 2 до 5 звеньев. Цепи питания могут быть: короткими (растение – корова) и простыми, длинными (растение – насекомое – лягушка – аист – лиса – беркут и т.д.) и сложными (растение – улитка – птица – хищник)

- насекомое – лягушка – аист – лиса)

- птица – хищник)

Различают два типа пищевых цепей: пастбищную и детритную.

1. Пастбищная цепь (цепь выедания ) начинается с афтотрофных фотосинтезирующих организмов (растений), например, зеленое растение → растительноядные животные.

2. Детритная цепь (цепь разложения ) начинается с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных – детрита. Такие цепи питания характерны для сообществ дна глубоких озер и океанов, для леса. Например, листовая подстилка – многоножки – дрозд – ястреб.

Совокупность организмов, объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи называют трофическим уровнем.

Первый трофический уровень занимают автотрофы (продуценты, растения), второй - растительноядные животные (консументы первого порядка), третий – хищники, питающиеся растительноядными животными (консументы второго порядка) и паразиты первичных консументов, и вторичные хищники (консументы третьего порядка) и паразиты вторичных консументов образуют четвертый трофический уровень. До 10% съеденной биомассы переходит на следующий трофический уровень, а 90% проходят по детритной цепи питания (опад, трупы и экскременты животных). Редуценты переводят мертвое органическое вещество в гумус – сложное органическое соединение, в образовании которого участвует все живое сообщество. 95% гумуса накапливается, а 5% минерализуется.

Отторжение органического вещества с полей 75 – 95% - при выращивании с.х. культур уменьшается содержание гумуса, т.е. снижается естественное плодородие, что ведет к нарушению естественного природного цикла.

Правило 10% - переход с одного трофического уровня на другой 10% вещества и энергии не нарушают равновесия в экосистеме.

Это правило можно рассмотреть в виде пирамиды биомассы органического вещества

Биомасса луга – 1000т.

Консументы первого порядка – 100т.

Консументы второго порядка – 10т.

Консументы третьего порядка – 1т.

ДИНАМИКА ЭКОСИСТЕМ

Экосистема - динамичная система, способная существовать неопределенно долгий промежуток времени, в течение которого происходят закономерные изменения ее живого и неживого (абиотического) компонента. В своем развитии экосистема проходит две стадии:

· сукцессии

· климакса.

Сукцессионная фаза характеризуется зарождением жизни в природном пространстве и сменой видового разнообразия на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействия человека. Сукцессионные изменения в экосистемах могут происходить как результат саморазвития экосистемы, а также под влиянием антропического фактора. Примером сукцессии как саморазвития экосистемы может служить естественное образование леса на пахотных землях, где прекращена сельскохозяйственная деятельность.

Сукцессия бывает первичной и вторичной. Первичная – развивается на тех местах, где жизнь отсутствует или отсутствовала ранее (горные породы, песок, глина, дно высохших водоемов и т.д.). Вторичная – развивается на тех местах, где некогда существовала жизнь, но по каким-то причинам исчезла.

Сукцессия проходит через ряд последовательных стадий:

· пионерная – на горных породах образуется примитивный слой почвы;

· ненасыщенная – начинается с того, что на этих территориях начинают поселяться простые виды растений, развивается одноярусный фитоценоз, появляются мелкие насекомые, встречаются случайно зашедшие животные, усложняются фито и зооценозы, сообщество переходит в следующую стадию;

· стадия группировки – увеличивается состав фито-, зоо-, микробоценозов; между видами появляется конкуренция, виды распределяются по ярусам, формируется лесное сообщество (лиственный – смешанный – хвойный лес). Сукцессия из стадии группировки переходит в следующую стадию;

· стадия насыщения – характеризуется тем, что каждый вид занимает свое место, конкуренция сводится к минимуму. Сообщество переходит в климаксную фазу.

Климаксная фаза – это состояние экосистемы, когда она максимально насыщается видами, и долгое время может существовать не изменяясь (хвойный лес, ковыльная степь в степной зоне).

Функции живого вещества

1. Энергетическая функция. Способность живого вещества аккумулировать энергию, преобразовывать ее и передавать по цепи питания другим организмам.

2. Средообразующая – характеризуется участием живых организмов в формировании среды обитания. Делится на подфункции:

А) Газовая - живое вещество в процессе жизнедеятельности участвует в образовании и миграции основных газов атмосферы (азота, кислорода, углекислого газа, сероводорода и других), в результате чего поддерживается ее газовый состав.

Б) Концентрационная - живые организмы в процессе жизни способны использовать вещество окружающей среды, накапливают его в своем теле, а после гибели образуют аномальные скопления в природных пространствах (нефть, газ, уголь, торф).

В) Окислительно-восстановительная - живое вещество химически активно и участвует в химическом превращении веществ. Живые организмы в процессе жизни используют вещество окружающей среды, которое в теле организма окисляется и восстанавливается до отдельных элементов. Восстановленные элементы выделяются в окружающую среду как продукты жизнедеятельности или при отмирании организма. Благодаря этому процессу сформировалась почва, происходят процессы самоочищения.

Г) Деструкционная (биохимическая) – в процессе размножения организмов после их смерти и взаимодействия продуктов распада с косным веществом образуется биогенное и биокостное вещество.

3. Транспортная функция. Живое вещество участвует в перемещении тел, веществ, информации в окружающей среде (снизу вверх, по горизонтали, по вертикали).

4. Климато и рельефообразующая функция. Живые организмы принимают активное участие в формировании климата и рельефа местности.

Биологическое земледелие.

Экологизация земледелия.

Экологизация селекции.

Экологизация агрохимии.

Средовый фактор предполагает выбор природно-климатической зоны, условий рельефа и почвы, оптимальных для культуры и сорта, уменьшающих накопление поллютантов. Здесь также важно реализовать принцип удаления от источников загрязнения (промышленные предприятия, автомагистрали и др.). Это особенно актуально для создания хозяйств, производящих сырье и продукцию для детского и диетического питания.

Технологический фактор – совершенствование технологии для повышения содержания полезных веществ и снижения накопления поллютантов. Он основан в первую очередь на оптимизации агроприемов ухода за растениями, рациональном использовании удобрений и пестицидов.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ

В настоящее время все большее распространение получает биологическое земледелие (синонимы – органическое, альтернативное, экологическое). Главными его особенностями в отличие от традиционных систем ведения хозяйства являются ограниченное применение или полное отсутствие в комплексе агромероприятий искусственных химических средств, использование естественного плодородия почвы, органических удобрений, природных средств борьбы с болезнями и вредителями (Минеев, Дебрецени, Мазур, 1993). Биологическое земледелие приводит к снижению урожая на 10-40% и экономически оправдано только при увеличении цены продукции в 1, 5-2 и более раз. Основная задача биологического земледелия – производство экологически чистой продукции.

Г. Кант сформулировал основные цели биологического земледелия:

- экономия энергии;

- активизация круговоротов веществ;

- защита окружающей среды;

- улучшение качества продукции;

- повышение плодородия почв.

Принципы ведения биологического земледелия Достаточное количество органических удобрений, произведенных главным образом в самом хозяйстве (навоз, компосты, сидераты). Навоз применяют после хранения или компостирования аэробным способом.

1. Обеспечение культурных растений азотом в результате микробиологической азотфиксации. Отказ от применения синтетических азотных удобрений. Широкое использование бобовых культур (до 30-50% обрабатываемой площади). Ограниченное применение под контролем комиссии Инспектирования калийных, фосфорных и микроудобрений( в основном природных).

2. Поддержание плодородия почвы за счет научно обоснованного севооборота. Монокультура не допускается.

3. Поверхностная обработка почвы без оборота пласта, что приводит к повышению ее биологической активности, быстрой минерализации органических веществ.

4. Получение продукции более высокого качества, пригодной для длительного хранения, детского и диетического питания.

5. Отказ от применения синтетических пестицидов. Использование для борьбы с болезнями и вредителями микробных препаратов, отдельных соединений меди, серы и др., внедрение устойчивых сортов, севооборотов, полезной энтомофауны. Использование для борьбы сорняками агротехнических приемов, главным образом механических.

6. Снижение энергозатрат в результате применения энергосберегающих технологий.

7. Оптимизация баланса питательных веществ путем внесения органических и природных минеральных удобрений. Для поддержания баланса фосфора, калия и микроэлементов желательно вести биологическое земледелие на плодородных землях.

8. Экологический, санитарно-гигиенический, почвенно–агротехнический контроль за состоянием окружающей среды и качества сельскохозяйственной продукции.

9. Высокая квалификация специалистов сельского хозяйства, высокая технологическая дисциплина.

Биологическое земледелие не является основным путем решения экологических проблем сельского хозяйства в связи с ограниченной распространенностью. Однако экологизация сельского хозяйства продолжает развиваться и реализуются в технологиях " устойчивого" или " адаптивного" земледелия.

ЭКОЛОГИЗАЦИЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Основой рационального использования почвы является севооборот. Севооборот позволяет решить проблемы, возникающие при монокультуре:

- почвоутомление в результате выделений отдельными культурами (лен, клевер и др.) в почву ингибиторов роста;

- односторонний вынос питательных элементов, связанный со спецификой минерального питания;

- ухудшение фитосанитарного состояния посевов из-за массового поражения их почвенными патогенами.

По мнению академика А.А.Жученко, при укрупненных севооборотах (100-500 га и более) значительно повышается вариабельность величины и качества урожая, переход очаговых поражений растений болезнями и вредителями к сплошному, снижается почвозащитная и фитосанитарная функции севооборота.

Важным резервом снижения затрат на производство сельскохозяйственной продукции является совершенствования машинно-транспортного парка и приемов обработки почвы. По данным А.А. Жученко, переход к минимальной или нулевой обработке почвы сокращает расход дизельного топлива с 20 л при обычной обработке почвы до 9, 5 при минимальной обработке и 3, 8 при нулевой. Снизить расход энергии можно также при оптимизации состава машинно-транспортного парка (сокращение затрат на 40-60 %) и нагрузочных режимов машин (20-120 %), применении комбинированных машин (20-40 %), прямого сева (60-80 %), минимальной обработки (35-80 %).

ЭКОЛОГИЗАЦИЯ СЕЛЕКЦИИ

В основе производства любой продукции растениеводства лежит сорт. Именно сорт определяет основные требования к технологии возделывания: продуктивность, энергоэкономичность, природоохранность, экологически безопасное качество.

Под экологической селекцией понимается совокупность приемов и методов, обеспечивающих получение сортов и гибридов с максимальной и устойчивой продуктивностью при соблюдении природоохранной технологии возделывания, высоком качестве и минимальном накоплении поллютантов в продукции.

Экологическая селекция включает три взаимосвязанных направления: адаптивную селекцию, селекцию энергетически эффективных сортов и селекцию на высокое и экологически безопасное качество продукции.

Адаптивная селекция направлена на повышение устойчивости генотипов к биотическим и абиотическим факторам среды. Основными ее особенностями являются:

1. Региональный характер и экологическая целенаправленность, ориентация не на потенциальную, а на реальную продуктивность;

2. Единая стратегия подбора фонов на всех этапах селекционного процесса;

3. Отбор на продуктивность и стабильность на различных этапах селекции;

12 3 4 5 Следующая ⇒